(57)【要約】【課題】高自着火性燃料の燃焼から低自着火性燃料の燃焼への燃焼移行に係る燃焼騒音の発生や未燃燃料排出量の増大を防止する予混合圧縮自己着火式内燃機関を提供する。【解決手段】異なる自着火性（オクタン価）を有する３以上の燃料と空気との混合気を燃焼室２内で圧縮自己着火させて燃焼させる予混合圧縮自己着火式内燃機関１であって、燃焼室２の全燃料分布に対する各燃料の分布割合は、燃料の自着火性が高いほど（オクタン価が低いほど）その燃料の分布割合が高いものとしたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる自着火性を有する３以上の燃料と空気との混合気を燃焼室内で圧縮自己着火させて燃焼させる予混合圧縮自己着火式内燃機関であって、
前記燃焼室の全燃料分布に対する各燃料の分布割合は、燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高いものとしたことを特徴とする予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項２】
前記複数の燃料とは、高自着火性燃料、低自着火性燃料、及び、前記高自着火性燃料と前記低自着火性燃料との間の自着火性を有する中自着火性燃料であることを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項３】
所定の自着火性の燃料を改質して高自着火性燃料、中自着火性燃料、及び、低自着火性燃料を生成する燃料改質装置と、生成された高自着火性燃料を前記燃焼室内に直接噴射する高自着火性燃料噴射弁と、生成された中自着火性燃料を前記燃焼室内に直接噴射する中自着火性燃料噴射弁と、生成された低自着火性燃料を前記燃焼室内に直接噴射する低自着火性燃料噴射弁と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項４】
前記燃焼室における各燃料の分布領域は、自着火性が高いほど燃焼室の中央部側に分布され、自着火性が低いほど燃焼室の中央部から外周部に向かって層状に分布されるものであることを特徴とする請求項３に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項５】
キャビティを冠面に形成し、該冠面と前記キャビティとの間の縁部から前記キャビティの内部に向かって斜めに延びる斜め部を有するピストンを備え、
前記高自着火性燃料噴射弁は前記斜め部よりもキャビティの内部側に対して噴射するよう制御され、前記中自着火性燃料噴射弁は前記斜め部及び前記キャビティの内部に対して噴射するよう制御され、前記低自着火性燃料噴射弁は前記冠面の全体に対して噴射するよう制御されることを特徴とする請求項４に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項６】
高自着火性燃料を貯留する高自着火性燃料タンクと、低自着火性燃料を貯留する低自着火性燃料タンクと、貯留された高自着火性燃料を前記燃焼室内に直接噴射する高自着火性燃料噴射弁と、貯留された低自着火性燃料を前記燃焼室内に直接噴射する低自着火性燃料噴射弁と、を備え、
前記中自着火性燃料は、前記高自着火性燃料噴射弁により噴射された高自着火性燃料と前記低自着火性燃料噴射弁により噴射された低自着火性燃料とが混合されて形成されることを特徴とする請求項２に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項７】
前記燃焼室における各燃料の分布領域は、自着火性が高いほど燃焼室の中央部側に分布され、自着火性が低いほど燃焼室の中央部から外周部に向かって層状に分布されるものであることを特徴とする請求項６に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【請求項８】
キャビティを冠面に形成し、該冠面と前記キャビティとの間の縁部から前記キャビティの内部に向かって斜めに延びる斜め部を有するピストンを備え、
前記高自着火性燃料噴射弁はピストンが上死点に向かうに従い前記キャビティの内部に対して噴射すするとともに、ピストンが下死点に向かうに従い前記斜め部及び前記キャビティの内部に対して噴射するよう制御され、前記低自着火性燃料噴射弁は前記冠面の全体に対して噴射するよう制御されることを特徴とする請求項７に記載の予混合圧縮自己着火式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合圧縮自己着火式内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
予混合圧縮自己着火式（ＨＣＣＩ（Homogeneous-Charge Compression-Ignition）方式）の内燃機関とは、燃料と空気を予め混合した混合気を燃焼室内で圧縮し自己着火させる点火方式を採用した内燃機関である。この内燃機関によれば、高出力、ＮＯｘ（窒素酸化物）やＣＯ2（二酸化炭素）の削減、燃費の向上を同時に図ることができる。
【０００３】
特許文献１には、かかる内燃機関に係る技術が開示されている。特許文献１に開示された技術によれば、燃焼室内に高自着火性燃料（低オクタン価燃料）を直接噴射する噴射弁及び低自着火性燃料（高オクタン価燃料）を直接噴射する噴射弁の２本の噴射弁を用いて、両燃料が重ならないように分布させて噴射させている。これにより、ＮＯｘやスモークの生成、高負荷運転時の早期着火を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３９９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された内燃機関では、燃料室内における燃焼は以下のように進行する。すなわち、圧縮行程においてまず自着火性の高い高自着火性燃料から燃焼を開始し、さらに圧縮が進むと自着火性の低い低自着火性燃料の燃焼に移行する。
【０００６】
しかしながら、低自着火性燃料の分布割合が高自着火性燃料に比べて高い場合には、低自着火性燃料の燃焼への移行時に発生する燃焼騒音の大きくなってしまったり低自着火性燃料の燃焼へ移行せずに低自着火性燃料の未燃燃料の排出量が増えてしまったりする問題があった。
【０００７】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、高自着火性燃料の燃焼から低自着火性燃料の燃焼への燃焼移行に係る燃焼騒音の発生や未燃燃料の排出量の増大を防止する予混合圧縮自己着火式内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
本発明は、異なる自着火性を有する３以上の燃料と空気との混合気を燃焼室（２）内で圧縮自己着火させて燃焼させる予混合圧縮自己着火式内燃機関（１）であって、前記燃焼室（２）の全燃料分布に対する各燃料の分布割合は、燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高いものとしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なる自着火性を有する３以上の燃料を用いるとともに燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高いものとすることで、各燃料の燃焼に係る急激な圧力上昇を抑えることができるので、燃焼移行に係る燃焼騒音の発生を防止することができる。また、各燃料の燃焼開始時期の適正化を図ることができるので、未燃燃料の排出量の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の構成を説明する図である。
【図２】燃料の自着火性と分布割合の関係を説明する図である。
【図３】図１の燃焼室２を上方から見たときの各燃料の分布領域を説明する図である。
【図４】クランク角度と熱発生率との関係を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、本発明を、燃料と空気を予め混合した混合気を燃焼室内で圧縮し自己着火させる点火方式の内燃機関に適用した場合を例に説明する。
【００１３】
[第１の実施形態]
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１４】
（システム構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシステム全体の構成を説明する図である。図１に示す内燃機関１には、シリンダヘッド３１とシリンダブロック３２とピストン３３とによって、燃焼室（主燃焼室）２が形成されている。
【００１５】
ピストン３３は、シリンダブロック３２の内周面３２ａに沿って往復動する部材である。このピストン３３の冠面３３ａには、円筒状の窪みであるピストンキャビティ３４（以降、単に「キャビティ３４」という。）が形成されている。このキャビティ３４は、平面状の底面部３４ａ、この底面部３４ａの外縁から冠面３３ａに向かって略垂直に延びる壁面部３４ｂ、この壁面部３４ｂから冠面３３ａに向かって斜め方向に延びる斜め部３４ｃとからなる。
【００１６】
また本実施形態に係る内燃機関１には、低自着火性燃料噴射弁１１、高自着火性燃料噴射弁１２、中自着火性燃料噴射弁１３、燃料タンク１４、改質装置（燃料改質装置）１５等が設けられている。噴射弁１１〜１３は、噴射された燃料噴霧が全体として中空円錐形をなすように、複数の噴孔が円周上等間隔に配置されたマルチホール形燃料噴射弁である。
【００１７】
低自着火性燃料噴射弁１１は、低自着火性燃料（高オクタン価燃料）を燃焼室２に直接噴射する噴射弁である。低自着火性燃料とは、例えばガソリンなどの自着火性が低い燃料である。この低自着火性燃料噴射弁１１は、図１に示すように、その噴射範囲（中空円錐形の燃料噴霧の指向先）が冠面３３ａになるよう配設されている。噴射弁１１の噴射時期を吸気行程あるいは圧縮行程前半とすれば、燃焼室２全体にガソリンなどの自着火性が低い燃料の均質混合気を形成することも可能である。
【００１８】
高自着火性燃料噴射弁１２は、高自着火性燃料（低オクタン価燃料）を燃焼室２に直接噴射する噴射弁である。高自着火性燃料とは、例えば軽油などの自着火性が高い燃料である。この高自着火性燃料噴射弁１２は、図１に示すように、その噴射範囲がキャビティ３４の底面部３４ａになるよう配設されている。
【００１９】
中自着火性燃料噴射弁１３は、中自着火性燃料を燃焼室２に直接噴射する噴射弁である。中自着火性燃料とは、前述した低自着火性燃料と高自着火性燃料との間の自着火性を有する燃料である。この中自着火性燃料噴射弁１３は、図１に示すように、その噴射範囲がキャビティ３４の斜め部３４ｃ及び底面部３４ａになるよう配設されている。
【００２０】
燃料タンク１４は、外部より給油された所定の自着火性の燃料が貯留する貯留部である。この燃料タンク１４に貯留された燃料は、燃料ポンプ（不図示）を介して改質装置１５に供給される。
【００２１】
改質装置１５は、燃料タンク１４により供給された燃料の特性を改質する装置であって例えば内燃機関１の排気ポート（不図示）に介装されている。この改質装置１５は、所定の自着火性の燃料を燃料の自着火性が高くなるように又は低くなるように改質する。例えば改質前の燃料が高自着火性の燃料である場合には、排気熱及び脱水素反応触媒を利用して低自着火性になるように改質する。このようにして、低自着火性燃料、高自着火性燃料及びこれらの中間の自着火性を有する中自着火性燃料を生成する。
【００２２】
以上のように本実施形態に係る内燃機関１では、低自着火性燃料噴射弁１１により冠面３３ａ及びキャビティ３４の全体に低自着火性燃料が噴射され、高自着火性燃料噴射弁１２によりキャビティ３４の底面部３４ａに高自着火性燃料が噴射され、中自着火性燃料噴射弁１３によりキャビティ３４の斜め部３４ｃ及びキャビティ３４の底面部３４ａに中自着火性燃料が噴射される。なお、これら各燃料の自着火性は当量比やオクタン価によって制御される。
【００２３】
これら燃料噴射弁１１乃至１３による噴射は、不図示のＥＣＵ（Engine Control Unit）によって制御される。これにより、各燃料が燃焼室２内に分布される。その際の各燃料の燃焼室２における分布態様について以下説明する。
【００２４】
（各燃料の分布割合について）
図２は、燃料の自着火性と分布割合の関係を説明する図である。図２には、横軸に燃料の自着火性を、縦軸に分布割合を示している。ここでいう分布割合とは、燃焼室２（図１参照）内に異なる自着火性の複数の燃料を分布させたときの全燃料分布に対する各燃料の分布の割合である。図２では、各燃料の分布割合について図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の３例を示している。なお、図２の縦軸は分布割合の代わりに熱量を示してもよい。ここでいう熱量とは、各燃料と空気との混合気が燃焼室２内で燃焼したときに発生する熱量である。
【００２５】
本実施形態に係る内燃機関１では、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に共通して示されるように、燃料の自着火性が高いほど（燃料のオクタン価が低いほど）その燃料の分布割合を連続的に又は段階的に高くしている。少なくとも、自着火性が中央の燃料の分布割合（発生熱量、燃料量）が、高自着火性燃料の分布割合（発生熱量、燃料量）より多く、低自着火性燃料の分布割合（発生熱量、燃料量）より少なければ良く、自着火性に対する分布割合（発生熱量、燃料量）が連続増加あるいは単調増加していなければならないという訳ではない。所定の異なる自着火性を有する３燃料を供給することにより、自着火性が中央の燃料の分布割合が、高自着火性燃料の分布割合より多く、低自着火性燃料の分布割合より少なくすることにしても良い。
【００２６】
図２（ａ）に示す例では、燃料の自着火性が高くなるほど（オクタン価が低いほど）その燃料の分布割合を一次関数的に高くしている。例えば自着火性Ｔ１（低自着火性）、Ｔ２（中自着火性）、Ｔ３（高自着火性）の異なる３種類の自着火性の燃料を分布させる場合（図１の内燃機関１のような場合）には、自着火性Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の順に分布割合を一次関数的に高くする。
【００２７】
なお、この図２（ａ）に示すように一次関数的に高くするのではなく図２（ｂ）に示すように、Ｔ１近傍すなわち低自着火性の近傍における分布割合を高くして、Ｔ２近傍すなわち中自着火性の近傍における分布割合を低くするようにしてもよい。なお、この場合も燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高い点では図２（ａ）と同様である。
【００２８】
また、図２（ｃ）に示すように、Ｔ１及びＴ２の近傍すなわち低自着火性から中自着火性における分布割合を低くして、Ｔ３近傍すなわち高自着火性の近傍における分布割合を高くしてもよい。高自着火性燃料の分布割合が上昇した場合の高自着火性燃料の急激な燃焼を抑えるためである。なお、この場合も燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高い点では図２（ａ）と同様である。
【００２９】
以上に示すように本実施形態に係る内燃機関１では、燃焼室２内に分布される各燃料の分布割合を、燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高くなるように制御する。これは、ＥＣＵ（不図示）が各燃料噴射弁１１乃至１３の燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射量及び燃料噴射率等を制御することにより実現される。具体的には、例えば高自着火性燃料噴射弁１１、中自着火性燃料噴射弁１２、低自着火性燃料噴射弁１３の順に燃料噴射量が多くなるように高自着火性燃料噴射弁１１による燃料噴射量を最大にする。
【００３０】
（各燃料の分布領域について）
以上、燃焼室２内に分布される各燃料の分布割合について説明してきたが、続いてこれらの各燃料が分布される領域について説明する。
【００３１】
図３は、図１の燃焼室２を上方から見たときの各燃料の分布領域を説明する図である。図３に示すように、燃焼室２における各燃料の分布領域は、高自着火性燃料が燃焼室２の中央部２ａ側（図１の底面部３４ａの上方）に分布され、この高自着火性燃料の周り（図１の斜め部３４ｃの上方）に中自着火性燃料が分布され、この中自着火性燃料の周り（図１の冠面３３ａの上方）であって燃焼室２の外周部２ｂ側に低自着火性燃料が分布されたものとなる。
【００３２】
以上に示すように本実施形態に係る内燃機関１では、燃焼室２に分布される各燃料の分布領域を、着火性が高いほど燃焼室２の中央部２ａ側に分布され、自着火性が低いほど燃焼室２の中央部２ａから外周部２ｂに向かうよう層状に分布されるように制御する。具体的には、各燃料噴射弁１１乃至１３の噴射範囲を燃焼室２の構造すなわちピストン３３の形状に応じて切り分けることにより実現する（図１参照）。
【００３３】
（本実施形態に係る内燃機関１による効果について）
図４は、クランク角度と熱発生率との関係を説明する図である。図４には、横軸にＣＡ（クランク角の角度）を、縦軸に熱発生率を示している。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ燃焼室２に１つの自着火性の燃料を噴射する噴射態様、燃焼室２に２つの異なる自着火性の燃料（低自着火性燃料の方が多い場合）を噴射する噴射態様、燃焼室２に２つの異なる自着火性の燃料（高自着火性燃料の方が多い場合）を噴射する噴射態様を示している。また図４（ｄ）は、本実施形態に係る内燃機関１すなわち燃焼室２に３つの異なる自着火性の燃料（高自着火性燃料、中自着火性燃料、低自着火性燃料）を噴射する噴射態様を示している。
【００３４】
図４（ａ）に示される噴射態様では、着火すると一斉に燃焼が進行して熱発生率が大きくなり圧力上昇率が過大になってしまう。図４（ｂ）に示される噴射態様では、熱発生率が大きくなるのを防ぐことができる一方、燃焼期間が長くなってしまうため未燃燃料の排出量が多くなってしまう。図４（ｃ）に示される噴射態様では、上死点近傍において低自着火性燃料の燃焼が進むため、高自着火性燃料の着火時の熱発生率が大きくなり圧力上昇率が過大になってしまう。
【００３５】
一方、図４（ｄ）に示される本実施形態に係る内燃機関１の噴射態様では、３つの異なる自着火性の燃料を分布させるよう制御することで、各燃料の燃焼に係る急激な熱発生率の増大や圧力上昇率の増大を抑制することができる。これにより、高自着火性燃料の燃焼から低自着火性燃料の燃焼への燃焼移行に係る燃焼騒音の発生を抑えることができる。また、各燃料の燃焼時期を適性化した上での燃焼が可能となる。これにより、未燃燃料の排出量の増大を防ぐことができる。
【００３６】
[第２の実施形態]
続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。前述の第１の実施形態では、低自着火性燃料噴射弁１１、高自着火性燃料噴射弁１２及び中自着火燃料噴射弁１３の３つの噴射弁を用いた形態について説明した。ここでは、低自着火性燃料噴射弁２１及び高自着火性燃料噴射弁２２の２つの噴射弁を用いる形態について説明する。
【００３７】
（システム構成）
図５は、本発明の第２の実施形態に係るシステム全体の構成を説明する図である。なお、以下では前述の図１と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。
【００３８】
図５に示す内燃機関１には、低自着火性燃料噴射弁２１、高自着火性燃料噴射弁２２、低自着火性燃料タンク２３、高自着火性燃料タンク２４等が設けられている。噴射弁２１、２２は、噴射された燃料噴霧が全体として中空円錐形をなすように、複数の噴孔が円周上等間隔に配置されたマルチホール形燃料噴射弁である。
【００３９】
低自着火性燃料噴射弁２１は、低自着火性燃料タンク２３に貯留された低自着火性燃料（高オクタン価燃料）を燃焼室２に直接噴射する噴射弁である。この低自着火性燃料噴射弁２１は、図５に示すように、その噴射範囲が冠面３３ａになるよう配設されている。噴射弁２１の噴射時期を吸気行程あるいは圧縮行程前半とすれば、燃焼室２全体にガソリンなどの自着火性が低い燃料の均質混合気を形成することも可能である。
【００４０】
高自着火性燃料噴射弁２２は、高自着火性燃料タンク２４に貯留された高自着火性燃料（低オクタン価燃料）を燃焼室２に直接噴射する噴射弁である。この高自着火性燃料噴射弁１２は、その噴射範囲が次のように配設されている。すなわち、ピストン３３が上昇する（上死点に向かう）に従い噴射範囲が底面部３４ａになりピストン３３が下降する（下死点に向かう）に従い噴射範囲が斜め部３４ｃ及び底面部３４ａになるように配設されている。
【００４１】
低自着火性燃料タンク２３は、外部より給油された低自着火性の燃料を貯留する貯留部である。高自着火性燃料タンク２４は、外部より給油された高自着火性の燃料を貯留する貯留部である。
【００４２】
以上のように本実施形態に係る内燃機関１では、低自着火性燃料噴射弁２１により冠面３３ａ及びキャビティ３４の全体に低自着火性燃料が噴射され、高自着火性燃料噴射弁２２によりピストンの上昇時にはキャビティ３４の底面部３４ａに高自着火性燃料が噴射され、ピストンの下降時にはキャビティ３４の斜め部３４ｃ及びキャビティ３４の底面部３４ａに高自着火性燃料が噴射される。これら燃料噴射弁２１、２２による噴射は、不図示のＥＣＵ（Engine Control Unit）によって制御される。これにより、各燃料が燃焼室２内に分布される。
【００４３】
このときの燃焼室２における各燃料の分布態様は、前述の第１の実施形態（図２及び図３参照）と同様である。すなわち、図３に示すように、高自着火性燃料が燃焼室２の中央部２ａ側（図５の底面部３４ａの上方）に分布され、この高自着火性燃料の周り（図５の斜め部３４ｃの上方）に中自着火性燃料が分布され、この中自着火性燃料の周り（図５の冠面３３ａの上方）であって燃焼室２の外周部２ｂ側に低自着火性燃料が分布されたものとなる。なお、ここでの中自着火性燃料は、低自着火性燃料噴射弁２１により噴射された低自着火性燃料と高自着火性燃料噴射弁２２により噴射された高自着火性燃料とが混合されて形成される。言い換えると、中自着火性燃料と空気との混合気は、低自着火性燃料の燃料噴霧と高自着火性燃料の燃料噴霧とがキャビティ３４の斜め部３４ｃに衝突することで混合されて形成される。また、図２に示すように、燃焼室２内に分布される各燃料の分布割合が、燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高くなるように制御される。
【００４４】
以上のような燃焼室２における分布態様は、ＥＣＵ（不図示）が各燃料噴射弁２１、２２の燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料噴射量及び燃料噴射率等を制御することにより実現される。具体的には、例えば高自着火性燃料噴射弁２１の燃料噴射量を低自着火性燃料噴射弁２２に比べて多くするよう制御する。さらに、各燃料噴射弁２１、２２による噴射を２回実行し、１回目と２回目の噴射量を変えるよう制御する。
【００４５】
なお、燃焼室２における各燃料の分布を、低自着火性燃料の自着火性より高い自着火性の側にするためには、吸気行程又は圧縮行程前半において高自着火性燃料噴射弁２１により高自着火性燃料を噴射させる。一方、この分布を高自着火性燃料の自着火性より低い自着火性の側にするためには、吸気工程又は圧縮工程前半において低自着火性燃料噴射弁２２により低自着火性燃料を噴射させる。
【００４６】
（まとめ）
以上各実施形態について説明してきたが、各実施形態に係る内燃機関１によれば、異なる自着火性を有する３以上の燃料を用いて燃料の自着火性が高いほどその燃料の分布割合が高いものとすることで、各燃料の燃焼に係る急激な圧力上昇を抑えることができるので、燃焼移行に係る燃焼騒音の発生を防止することができる。また、各燃料の燃焼開始時期の適正化を図ることができるので、未燃燃料の排出量の増大を防止することができる。
【００４７】
また、各実施形態に係る内燃機関１によれば、高自着火性燃料と低自着火性燃料とこれらの間の自着火性を有する中自着火性燃料との３つの異なる自着火性の燃料を用いることで、燃焼移行に係る燃焼騒音の発生や未燃燃料の排出量の増大を防止することができる。
【００４８】
また、第１の実施形態に係る内燃機関１によれば、所定の自着火性の燃料を改質して高自着火性燃料、中自着火性燃料、及び、低自着火性燃料を生成する改質装置１５と、生成された高自着火性燃料を燃焼室２内に直接噴射する高自着火性燃料噴射弁１２と、生成された中自着火性燃料を燃焼室２内に直接噴射する中自着火性燃料噴射弁１３と、生成された低自着火性燃料を燃焼室２内に直接噴射する低自着火性燃料噴射弁１１と、を用いることで、３つの噴射弁を用いて燃焼移行に係る燃焼騒音の発生や未燃燃料の排出量の増大を防止することができる。
【００４９】
また、第１の実施形態に係る内燃機関１によれば、燃焼室２における各燃料の分布領域は、自着火性が高いほど燃焼室２の中央部２ａ側に分布され、自着火性が低いほど燃焼室２の中央部２ａ側から外周部２ｂ側に向かって層状に分布されるので、ＮＯｘやスモークの生成、高負荷運転時の早期着火を抑制することができる。
【００５０】
また、第１の実施形態に係る内燃機関１によれば、キャビティ３４を冠面３３ａに形成し、冠面３３ａとキャビティ３４との間の縁部３３ｂからキャビティ３４の内部に向かって斜めに延びる斜め部３４ｃを有するピストン３３を備え、高自着火性燃料噴射弁１２は斜め部３４ｃよりもキャビティ３４の内部側に対して噴射するよう制御され、中自着火性燃料噴射弁１３は斜め部３４ｃ及びキャビティ３４の内部に対して噴射するよう制御され、低自着火性燃料噴射弁１１は冠面３３ａの全体に対して噴射するよう制御されるので、３つの噴射弁を用いて上記のような層状の分布を形成することができる。
【００５１】
また、第１の実施形態に係る内燃機関１によれば、高自着火性燃料を貯留する高自着火性燃料タンク２４と、低自着火性燃料を貯留する低自着火性燃料タンク２３と、貯留された高自着火性燃料を燃焼室２内に直接噴射する高自着火性燃料噴射弁２２と、貯留された低自着火性燃料を燃焼室２内に直接噴射する低自着火性燃料噴射弁２１と、を備え、中自着火性燃料は、高自着火性燃料噴射弁２２により噴射された高自着火性燃料と低自着火性燃料噴射弁２１により噴射された低自着火性燃料とが混合されて形成されるので、２つの噴射弁を用いて燃焼移行に係る燃焼騒音の発生や未燃燃料の排出量の増大を防止することができる。
【００５２】
また、第２の実施形態に係る内燃機関１によれば、燃焼室２における各燃料の分布領域は、自着火性が高いほど燃焼室２の中央部２ａ側に分布され、自着火性が低いほど燃焼室２の中央部２ａ側から外周部２ｂ側に向かって層状に分布されるので、ＮＯｘやスモークの生成、高負荷運転時の早期着火を抑制することができる。
【００５３】
また、第２の実施形態に係る内燃機関１によれば、キャビティ３４を冠面３３ａに形成し、冠面３３ａとキャビティ３４との間の縁部３３ｂからキャビティ３４の内部に向かって斜めに延びる斜め部３４ｃを有するピストン３３を備え、ピストン３３が上死点に向かうに従いキャビティ３４の内部に対して噴射すするとともに、ピストン３３が下死点に向かうに従い斜め部３４ｃ及びキャビティ３４の内部に対して噴射するよう制御され、低自着火性燃料噴射弁２１は冠面３３ａの全体に対して噴射するよう制御されるので、２つの噴射弁を用いて上記のような層状の分布を形成することができる。
【００５４】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記各実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００５５】
また例えば、上記説明においては、図３に各燃料が層状に分布されることを示したが、各燃料の分布割合が図２に示す関係を満たせば分布態様は層状に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１     内燃機関（予混合圧縮自己着火式内燃機関）
２     燃焼室
１１、２１    低自着火性燃料噴射弁
１２、２２    高自着火性燃料噴射弁
１３          中自着火性燃料噴射弁
１４   燃料タンク
１５   改質装置（燃料改質装置）
２３   低自着火性燃料タンク
２４   高自着火性燃料タンク
３４   ピストンキャビティ
３４ｃ 斜め部
【図１】
2010190110.tif 000003
【図２】
2010190110.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010190110.tif 000007